10基础物理学第三版第10章光的干涉介绍.ppt

* * * * * * * * * * * * 二、等厚干涉 凡厚度相同的地方，光程差相同，干涉条纹的级数也相同，这种干涉条纹称等厚干涉条纹，这种干涉现象称为等厚干涉（equal thickness interference）。 我们讨论两种简单情况，劈尖干涉和牛顿环。 第四节 薄膜干涉 1.劈尖干涉 （1）光程差基本公式 n2n1，n2n3，因此有半波损失： S M k? 明条纹 (2k+1)?/2 暗条纹 第四节 薄膜干涉 对空气劈尖 n=1 k? k=1,2,3…… 明条纹 (2k+1)?/2 k=0,1,2, ……暗条纹 明纹 暗纹 (空气劈尖） （2）讨论 (a) 劈尖条纹对应薄膜厚度 暗纹 明纹 第四节 薄膜干涉 (b)相邻明纹（暗纹）间的厚度差 (c)条纹间距（明纹或暗纹） 明纹 暗纹 (空气劈尖） 第四节 薄膜干涉 测微小厚度 干涉膨胀仪 (3) 劈尖干涉的应用 第四节 薄膜干涉 2.牛顿环 （1）牛顿环实验装置与现象 第四节 薄膜干涉 （2）光程差与明暗条件 明纹 暗纹 注意到几何关系： 暗环半径 明环半径 n2n1，因此有半波损失： 第四节 薄膜干涉 (a)在中心形成一暗斑，越向外环越密，等厚条纹的级次越高。 （3）讨论 (c)将牛顿环置于n1的液体中，条纹变密。 (b)测量透镜的曲率半径，对第k和第k+m级暗条纹： 第四节 薄膜干涉 观察正在被吹大的肥皂泡时，先看到彩色分布在泡上，随着泡的扩大各处彩色会发生改变，当彩色消失呈现黑色时，肥皂泡破裂。为什么？ 窗玻璃也可以是一块介质版，但是在日光照射下，为什么我们观察不到干涉现象？ 用两块平玻璃构成的劈尖观察等厚干涉条纹时，若把劈尖上表面向上缓慢地平移，干涉条纹有什么变化？若把劈尖角逐渐增大时，干涉条纹又有什么变化？ 思 考 第四节 薄膜干涉 1、迈克耳孙干涉仪 (The Michelson interferometer) 第五节 干涉仪 干涉现象的应用 单色光源 反射镜 反射镜 补偿板 分光板 移动导轨 两相干光束在空间完全分开，并可用移动反射镜或在光路中加入介质片的方法改变两光束的光程差。 例如M1移动?d时，屏上干涉条纹移动（冒出或埋进）数目为N： 由此迈克尔逊干涉仪可用于测长度、测折射率。 第一节 光的干涉 迈克耳孙— 莫雷实验（1881年）关于寻找“以太”的否定结果，是相对论的实验基础之一。1907年诺贝尔物理奖 迈克耳孙干涉仪和以它为原型发展起来的多种干涉仪有广泛的用途，如可精密测量长度、折射率、光谱线的波长和精细结构 等。美国科学家迈克耳孙因发明干涉仪和对计量学的研究而获得了1907年的诺贝尔物理奖。 第一节 光的干涉 2、干涉的应用 　OCT是继CT和核磁共振成像技术之后发展起来的一种探测组织微细结构的新的断层扫描成像新技术 常用生物医学层析成像技术分辨率比较 X射线CT 超声成像 核磁共振成像 OCT成像 分辨率 300μm~1mm 500μm~1mm 100μm~ 500μm 1μm~ 50μm OCT与高频率超声成像结果对比 重点小结 内容提要 重点难点 光的相干条件 获得相干光的的方法 获得相干光的的方法 光程差与相位差的关系 和光程差 杨氏双缝干涉 透镜成像的等光程原理薄膜干涉 等傾干涉和等厚干涉 增透膜、高反射膜 牛顿环、劈尖 杨氏双缝干涉条纹特点及明暗纹位置的计算 薄膜反射光及透射光相干明暗纹条件 等傾干涉和等厚干涉及应用 牛顿环、劈尖干涉特点 * * * * * * * * * * * * * * * * 光是人类以及各种生物生活中不可或缺的要素。 牛顿：光是由“光微粒”组成的，是一种机械观； 惠更斯、托马斯·杨、菲涅耳：光是介质中传播的波； 能发生干涉、衍射。 麦克斯韦的电磁理论：光是一种电磁波。 迈克尔逊实验：电磁波的传播不需要介质。 光电效应 康普顿散射：光具有粒子性，——“光量子”， 德布罗意：所有物质都具有波粒二象性。 光的两种互补性质： 传播过程中显示波动性， 与其他物质相互作用时显示粒子性。 光是什么 ？ 第 十 二章 光的干涉 1.掌握获得相干光的方法；光程、光程差的概念；以及杨氏双缝干涉公式，薄膜干涉的光程差公式。 2.熟悉增透膜、高反膜、劈尖、牛顿环的干涉原理、特点及公式。 3.了解迈克尔逊干涉仪的原理及应用。 学习目标 第 十 章 光的干涉 可见光(visible light)：能引起人的视觉的电磁波，真空中的波长 400 nm-750 nm。 可把光波看成是电场强度E的振动在空间的传播，而